Fotosyntese

Fotosyntese

Planter er i stand til at omdanne uorganiske stoffer (kuldioxid og vand) til organisk sukker.

Biologi

Nøgleord

photosynthesis, light phase, dark phase, chloroplast, catabolic process, autotróf, leaf, light, sunlight, oxygen, organic material, carbon dioxide, glucose, solar energy, water, dextrose, oxygen-production, carbon fixation, inner membrane, granum, thylakoid, matrix, Fotosystem II, Photosystem I, photosynthetic pigments, ATP, ATPase, electron transport chain, glyceric acid-3-phosphate, glyceraldehyde 3-phosphate, pentose biphosphate, energy transformation, cycle, photon, atmospheric gases, carbohydrate, Sun, metabolism, plant, biochemistry, biology, _javasolt

Relaterede ekstramaterialer

Scener

Princippet bag fotosyntese

  • CO₂ - Det er et uorganisk molekyle, hvorfra planten producerer et organisk molekyle, det vil sige sukker. Planter er autotrofe organismer; de er i stand til at omdanne uorganiske stoffer til organiske stoffer. Heterotrofe organismer (dyr og svampe) er ikke i stand til dette.
  • O₂ - Det frigives som et biprodukt under fotosyntese. På jorden produceres oxygenet, der er nødvendigt for heterotrofe organismer, ved fotosyntese.
  • lys - Dens partikler hedder fotoner. Planter bruger energi fra fotoner til at producere organisk sukker fra uorganisk CO₂.
  • C₆H₁₂O₆ - Glucose (også kendt som dextrose). Planter producerer det fra kuldioxid ved hjælp af lysets energi.
  • H₂O - Planten absorberer den fra jorden. Under fotosyntesen opdeles dets molekyler i oxygen, protoner (H⁺) og elektroner (e⁻).

Struktur af et blad

  • Ledningsbundt: Xylem - Det transporterer vand og mineralsalte. Under fotosyntese opdeles vandmolekyler i oxygen, protoner (H⁺) og elektroner (e⁻).
  • Ledningsbundterbundt: Phloem - Det transporterer organiske materialer opløst i vand. Under fotosyntese transporteres de producerede sukkerarter til andre dele af planten af ​​floem.
  • stomaen - CO₂, der er nødvendig til fotosyntese i assimilationsvævet, og kommer ind i bladet gennem stomaen. Den producerede ilt frigøres også gennem den. Planter kan lukke disse åbninger for at undgå udtørring ved fordampning.
  • grundvæv (mesophyll) - Dens celler indeholder et stort antal kloroplaster, hvor fotosyntese finder sted. Dens øverste lag består af vertikalt aflange celler, mens bundlaget har en svampet tekstur.
  • overhud - Den består af et lag af celler. Dens celler (med undtagelse af vagtscellerne i stomaen) indeholder ikke kloroplaster. Det tjener til at beskytte planten og holde kontakten med miljøet gennem stomaen.

Fotosyntese

  • Ledningsbundt: Xylem - Det transporterer vand og mineralsalte. Under fotosyntese opdeles vandmolekyler i oxygen, protoner (H⁺) og elektroner (e⁻).
  • Ledningsbundtt: Floem - Det transporterer organiske materialer opløst i vand. Under fotosyntese transporteres de producerede sukkerarter til andre dele af planten af ​​floem.
  • stomaen - CO₂, der er nødvendig til fotosyntese i assimilationsvævet, og kommer ind i bladet gennem stomaen. Den producerede ilt frigøres også gennem den. Planter kan lukke disse åbninger for at undgå udtørring ved fordampning
  • vækstcelle - Den indeholder en stor mængde kloroplaster, hvor fotosyntese finder sted.
  • CO₂ - Det er et uorganisk molekyle, hvorfra planten producerer et organisk molekyle, det vil sige sukker. Planter er autotrofe organismer; de er i stand til at omdanne uorganiske stoffer til organiske stoffer. Heterotrofe organismer (dyr og svampe) er ikke i stand til dette.
  • O₂ - Det frigives som et biprodukt under fotosyntese. På jorden produceres oxygenet, der er nødvendigt for heterotrofe organismer, ved fotosyntese.
  • lys - Dens partikler hedder fotoner. Planter bruger energi fra fotoner til at producere organisk sukker fra uorganisk CO₂.
  • C₆H₁₂O₆ - Glucose (også kendt som dextrose). Planter producerer det fra kuldioxid ved hjælp af lysets energi.
  • H₂O - Planten absorberer den fra jorden. Under fotosyntesen opdeles dets molekyler i oxygen, protoner (H⁺) og elektroner (e⁻).

Celle

  • Golgi apparat - Det spiller en vigtig rolle i behandlingen af ​​proteiner.
  • endoplasmatisk retikulum - Et komplekst, sammenkoblet netværk af membranvesikler inde i cellen. Det spiller en vigtig rolle i proteinsyntese, proteinbehandling, lipidsyntese og nedbrydning af visse stoffer.
  • vesikel - Stoffer inde i cellen transporteres indpakket i membranbobler. En type vesikler er lysosomer, hvor visse stoffer fordøjes og affald brydes ned.
  • cytoplasma
  • vakuole - En boble i cellen, fyldt med cellesaft. Det spiller en vigtig rolle ved opretholdelse af internt hydrostatisk tryk i cellen, lagring af mineraler og fjernelse af affald.
  • kloroplast - Fotosyntese finder sted i den: Palnten bruger solenergi til at producere sukker fra kuldioxid.
  • cellevæg - Den består af cellulose og tjener til at beskytte cellen, opretholde dens form og gøre plantevæv fast.
  • celle kerne - Den består af chromatin, en kombination af DNA og proteiner. Celler hos dyr, planter og svampe er eukaryoter, det vil sige, de indeholder kerner. Prokaryote celler (bakterier) har ikke kerner, deres DNA findes i cytoplasmaet.
  • celle membran - En lipidmembran, der omslutter cellen.
  • celleskelet - Det spiller vigtige roller i positionering og bevægelse af vesikler og organeller, og giver dyrceller - som ikke har cellevægge - struktur og form.
  • mitokondrie - Cellens kraftværk: det producerer ATP ved at nedbryde organiske molekyler. ATP er molekylet til energioverførsel af celler.

Lys fase

  • kloroplast - Fotosyntese (produktionen af ​​glukose fra kuldioxid, ved hjælp af solenergi) finder sted her. Den har en dobbeltmembran; den interne membran indeholder de enzymer, der er nødvendige til fotosyntese.
  • indre membran - Thylakoidskiver dannes ved invaginationen (eller indfoldningen) af denne membran. De indeholder de vigtigste enzymer i lysfasen af ​​fotosyntese. Thylakoid skiver danner stakke, kaldet grana.
  • granum
  • thylakoid
  • matrix
  • thylakoid membran - Den indeholder de vigtigste enzymer til lysfasen af ​​fotosyntese.
  • thylakoid lumen
  • Fotosystem II - Den består af proteiner og lysabsorberende pigmenter. Dens absorptionsmaksimum er 680 nm. Dens pigmenter er chlorophyll a, chlorophyll b og xanthophyll. Det centrale pigment i dens reaktionscenter er chlorophyll a. Når chlorophyll absorberer en foton, går den en exciteret tilstand og frigiver en elektron, der kommer ind i elektrontransportsystemet.
  • Fotosystem I - Den består af proteiner og lysabsorberende pigmenter. Dens absorptionsmaksimum er 700 nm. nDens pigmenter er chlorophyll a, chlorophyll b og caroten. Det centrale pigment i dens reaktionscenter er chlorophyll a. Når chlorophyll absorberer en foton, går den i en exciteret tilstand og frigiver en elektron. Fotosystem I erstatter denne elektron med en hentet fra elektron transportkæden.
  • e⁻
  • H₂O - Planten absorberer den fra jorden. Under fotosyntesen opdeles dets molekyler i oxygen, protoner (H⁺) og elektroner (e⁻).
  • O
  • H⁺
  • O₂ - Det frigives som et biprodukt under fotosyntese. På jorden produceres oxygenet, der er nødvendigt for heterotrofe organismer, ved fotosyntese.
  • PQ - Plastoquinon. Det transporterer de elektroner, der frigives af fotosystem II til cytokromkomplekset.
  • cit - Cytochrom-kompleks. Der er jernholdige proteiner i den. Det optager elektroner fra PQ-komplekset og overfører dem til plastocyaninen. I mellemtiden pumper det hydridioner gennem membranen ind i thylakoid lumen.
  • PC - Plastocyaninpromotoren. Det modtager elektroner fra cytokromkomplekset og overfører dem til fotosystem I.
  • Fd - Ferredoxin. Det modtager elektroner fra fotosystem I og overfører dem til FNR-molekylet.
  • FNR - Ferredoxin NADP reduktase. Det overfører elektroner mellem ferredoxin og NADP, det vil sige det reducerer NADP.
  • phosphat
  • ADP
  • ATP - Det dannes af ADP og fosfat sammensmeltning. Det er det vigtigste energiforbrugsmolekyle i celler. Økologisk sukker fremstilles af uorganisk carbondioxid ved anvendelse af ATP.
  • NADP - Det reduceres til NADPH ved at optage en elektron (e⁻) fra FNR og en proton (H⁺), der passerer gennem ATPasen.
  • NADPH
  • ATPase - Enzymprotein, der producerer ATP. Protonerne (H⁺ ioner) passerer fra den indre side af thylakoidmembranen til den ydre side gennem ATPasen. Protonerne passerer fra indersiden til ydersiden på grund af den høje protonkoncentration og den overskydende positive ladning. Mens de passerer igennem ATPasen, frigives energi, der bruges til produktion af ATP.
  • elektron transportkæde - De elektroner (e⁻) , der er frigjort af fhotosystem II, migrerer til fotosystem I via elektrontransportkæden. I mellemtiden passerer protoner gennem membranen og akkumuleres inde i thylakoid.
  • drivkraft for H⁺ ioner

Mørke fase

  • ATP
  • ADP
  • NADPH
  • NADP
  • 5C - Et sukkermolekyle indeholdende 5 carbonmolekyler (pentosebisfosfat).
  • CO₂ - Kuldioxid er et uorganisk molekyle, hvorfra planten producerer et organisk molekyle, det vil sige sukker. Det øger antallet af carbonatomer i en sukkermolekyle. Det enzym, der katalyserer carbonfixation (RuBisCo), er det centrale enzym i mørke reaktioner.
  • 3C
  • 3C - Et molekyle indeholdende 3 carbonatomer (glyceraldehyd 3-phosphat).
  • 6C (glukose) - Produktet af fotosyntese, det er dannet af et 5-carbon-sukkermolekyle og et uorganisk carbondioxidmolekyle indeholdende 1 carbonatom. Planten anvender glucose i sine yderligere metaboliske processer til stivelsyntese eller i deres fordøjelsesprocesser til produktion af ATP.
  • CO₂-fixering, dannelse af glycerinsyre-3-phosphat - Den centrale reaktion i den mørke fase. Her inkorporeres det uorganiske carbondioxid i det organiske sukkermolekyle. Essensen af ​​autotrofiske processer er, at organiske stoffer dannes af uorganisk materiale. Antallet af carbonatomer pr. molekyle stiger fra 5 til 6; Resultatet af denne reaktion er to tre-carbon-glycerinsyre-3-phosphatmolekyler. Katalysatoren for denne reaktion er RuBisCO-enzymet.
  • Dannelse af glycerinsyre-1,3-diphosphat - 3-carbon-glycerinsyre-3-phosphatmolekylet omdannes til et glycerinsyre-1,3-diphosphatmolekyle under anvendelse af ATP.
  • Dannelse af glyceraldehyd-3-phosphat - Tricholsyre-1,3-diphosphatmolekylet omdannes også til et tre-carbon-glyceraldehyd-3-phosphatmolekyle. Reaktionen anvender NADPH; molekylet frigiver uorganisk phosphat. (Dette er ikke vist i animationen, for enkelhedens skyld.)
  • Frigivelse af glycerinaldehyd-3-phosphat fra cyklussen - Et af de seks glycerinaldehyd-3-phosphatmolekyler frigives fra cyklussen og anvendes af cellen til dannelsen af ​​glucose.
  • Dannelse af ribulose-1,5-diphosphat - Tre-carbon-glycerinaldehyd-3-phosphatmolekyler omdannes til et femcarbon-ribulose-1,5-diphosphat (et pentose-bisfosfat) i adskillige trin i reaktioner katalyseret af enzymer ved anvendelse af ATP. Denne fase kaldes også ribulose-1,5-bisphosphat regenerering. Cyklen starter hele tiden om igen.

Kunstigt blad

  • nitrid halvleder - Det er en billig og udbredt halvleder. Det spalter vandmolekyler ved hjælp af lysets energi, hvilket svarer til lysfasen i fotosyntese.
  • metal katalysator - Det katalyserer reduktionen af ​​carbondioxid, hvilket svarer til den mørke fase af fotosyntese. Det producerer organisk materiale (myresyre) fra kuldioxid.
  • H₂O
  • O₂
  • H⁺
  • e⁻
  • CO₂
  • HCOOH myresyre

Animation

Fortællerstemme

Under fotosyntese producerer planter organisk materiale, glucose, fra uorganisk materiale, kuldioxid, ved hjælp af lysets energi. Der dannes også oxygen i denne proces.

Fotosyntese finder sted i de grønne dele af planter, det vil sige i bladene og ofte i den bløde stamme. Den grønne farve på planter stammer fra den store mængde chloroplaster i cellerne i assimilationsvævet. Disse kloroplaster er hvor fotosyntese finder sted.

Kloroplaster har en dobbeltmembran. Den indre membran danner de skiveformede thylakoider, som danner stablede membranøse strukturer kaldet grana. Thylakoidmembranen indeholder de vigtigste enzymer til lysfasen af fotosyntese.

De vigtigste af disse er de to fotosystemer og elektrontransportkæden mellem dem.
Fotosystemerne indeholder proteinbundne lysabsorberende pigmenter, de vigtigste er chlorophyll.
De centrale klorofyl-a-molekyler til fotosystem II er spændt af fotoner og frigivelse af elektroner , som kommer ind i elektrontransportsystemet.
Det oxiderede, elektron-deficiente klorofyl erstatter dens manglende elektroner fra vandmolekyler, dvs. den spalter vand. Oxygenatomer i vandmolekyler kombinerer for at danne molekylært ilt, mens protoner akkumuleres inde i membranen.
Det første element i elektrontransportkæden er plastokinon, som overfører elektronerne til cytokromkomplekset. Cytochrom er et jernholdigt protein, der overfører elektroner til Plastocyanin, mens der pumpes flere protoner ind i Thylakoid lumen.
Elektronerne overføres til fotosystem I fra elektron transportkæden. Det centrale klorofylmolekyle i fotosystem I har en elektronmangel, da det tidligere har frigivet elektroner, der er spændt af fotoner. Elektronerne overføres derefter til ferredoxin-NADP-reduktasen med ferredoxinmolekyler. I lysfasen ophobes protoner på indersiden, det vil sige protonkoncentrationen af ​​thylakoid lumen øges og bliver således positivt ladet. Dette skaber en ydre drivkraft. Protoner passerer udenfor gennem ATPasen, mens energi frigives, da systemet går i en lavere energitilstand fra en højere energitilstand på grund af udligning af ladning og koncentration. Den frigivne energi anvendes til produktion af ATP. De frigjorte protoner og elektroner optages af NADP, som konverterers til NADPH.
Sammenfattende forårsager fotonernes energi en ulige fordeling af protoner. Dette skaber en drivkraft, der bruges til produktion af ATP.

Reaktionerne i den mørke fase er lysuafhængige. I denne fase inkorporeres carbondioxid i en organisk forbindelse under anvendelse af ATP's energi og hydrogenionerne af NADPH produceret i lysfasen.
Lad os starte med 3 fem-carbon-sukkermolekyler. De har i alt 15 carbonatomer. Et enzymprotein inkorporerer 1 carbondioxidmolekyle i hvert sukkermolekyle, mens produkterne splittes og 6 tre-carbon-molekyler dannes, med i alt 18 carbonatomer. Derefter dannes 6 glyceraldehyd-3-phosphatmolekyler ved anvendelse af 1 NADPH og 1 ATP for hvert molekyle. En af disse afslutter cyklusen, mens de andre konverterer tilbage til 3 fem-carbon-sukkermolekyler ved hjælp af 3 ATP'er, og cyklen starter igen. Det vil sige ved at anvende ATP og NADPH produceret i lysfasen, produceres et tre-carbon-molekyle i denne cyklus. To cyklusser producerer 2 tre-carbon-molekyler, som bindes og danner et seks-carbon-glucosemolekyle. Planten anvender glucose i sine yderligere metaboliske processer til stivelsessyntese eller i dets fordøjelsesprocesser til produktion af ATP.

Forsøg har været udført for at skabe kunstige systemer, der efterligner fotosyntese. I et kunstigt blad finder lysreaktionerne og de mørke reaktioner sted i to separate beholdere. Lysreaktionerne finder sted i en nitridhalvleder, som nedbryder vand, når det udsættes for lys. Oxygen frigives som bobler, mens protoner og elektroner overføres til den anden beholder, hvor sidstnævnte overføres via en ledning. Denne beholder er stedet for de mørke reaktioner. Her anvendes en metalkatalysator til fremstilling af myresyre fra kuldioxid og vand. Dette system gør det muligt at bruge solens energi, og det kan også være nyttigt til at reducere atmosfærens kuldioxidindhold, hvilket kan bidrage til at reducere drivhuseffekten og dermed den globale opvarmning.

Relaterede ekstramaterialer

Drivhuseffekt

Menneskelig aktivitet øger drivhuseffekten og fører til global opvarmning.

Klorofyl

Klorofyl er et lysfølsomt grønt pigment, der findes i planter; det absorberer lysenergi og spiller derfor en vital rolle i fotosyntese.

Oxygencyklus

Oxycyclusen beskriver iltbevægelsen inden for sine tre hovedreservoirer.

Enzymer

Enzymer er proteinmolekyler, der katalyserer biokemiske reaktioner. Deres aktivitet kan reguleres.

Luftforurening

Denne animation demonstrerer de vigtigste kilder til luftforurening: Landbrugs-, industri- og byluftforurening.

Transportprocesser

Denne animation forklarer aktive og passive transportprocesser, der forekommer gennem cellemembraner

ADP, ATP

ATP er den vigtigste energikilde til celler.

Afskovningen

Afskovning har en negativ indvirkning på miljøet.

Amoeba proteus

Udbredte heterotrofe encellulære organismer med konstant skiftende former

Bladets anatomi

Denne animation præsenterer de vigtigste typer af blade og forskellene mellem enkimbladede og tokimbladede blade.

Blomst

Animationer demonstrerer strukturen af ​​en typisk blomst.

Carboncyklus

Carbon er bundet i organiske stoffer under fotosyntese, mens det under vejrtrækning frigives i atmosfæren.

Frø og spiring

Dicotyledoner har to embryonale blade (cotyledoner), mens monototyledoner kun har et.

Niche

I økologi er niche en betegnelse, der beskriver en arts livsstil.

Overfladespænding

Overfladespænding er egenskab ved væske, der gør det muligt at opnå det mindste overfladeareal.

Oxygen (O2) (mellemniveau)

En farveløs, lugtfri gas, en vigtig bestanddel af atmosfæren, er uundværlig for at opretholde det jordiske liv.

Solen

Solens diameter er ca. 109 gange jordens. Det meste af dens masse består af hydrogen.

Vegetative planteorganer

Disse organer er afgørende for overlevelse og udvikling af planter.

Euglena viridis

Unicellulære eukaryoter, der lever i ferskvand, der er i stand til at indtage foder gennem fagosytose og fotosyntese.

Sammenligning af enkimbladede og tokimbladede planter

Planter kan deles i to grupper: Enkimbladede og tokimbladede.

Added to your cart.